Erhöhung der Antigen-Selektivität von T-Zellen durch Koexpression chimärer Antigen-Rezeptoren unterschiedlicher Spezifität

Riët, Tobias (2010). Erhöhung der Antigen-Selektivität von T-Zellen durch Koexpression chimärer Antigen-Rezeptoren unterschiedlicher Spezifität. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Die adoptive Immuntherapie mit Tumor-reaktiven T-Zellen mit chimären Antigen-Rezeptoren ist eine vielversprechende Strategie zur Behandlung fortgeschrittener Tumorerkrankungen. Die Selektivität modifizierter T-Zellen hat sich in klinischen Studien jedoch als nicht ausreichend erwiesen. Jüngste klinische Studien zeigten fatale Nebenwirkungen durch mangelnde Selektivität CAR-exprimierender T-Zellen, die gesunde Zellen erkannten und eine massive Autoaggression induzierten. Die simultane Erkennung von zwei Antigenen durch zwei CAR stellt möglicherweise eine Lösung dieser Probleme dar. Diese Arbeit hat sich deshalb mit der Koexpression von zwei CAR verschiedener Spezifität in T-Lymphozyten befasst. Bispezifische T-Zellen wurden mit Hilfe der Kotransduktion der jeweiligen CAR oder durch eine bicistronische Expressionskassette generiert. CAR mit einer IgG1-Brückendomäne zeigen bevorzugte Dimer-Bildung. Die CAR-Assoziation führte zu Homo- wie auch zu Heterodimeren. Die Effizienz der T-Zell-Aktivierung ist von der Konfiguration der CAR abhängig und wurde durch Verwendung der fusionierten CD28/CD3zeta Signaldomäne weiterhin verbessert im Vergleich zur Koexpression eines CD28 und eines CD3zeta CAR. Die Selektivität der bispezifischen T-Zellen gegenüber koexprimierten Antigenen wurde erheblich verbessert, wobei die Bindung des zweiten Antigens zur gesteigerten T-Zell-Aktivierung führte. Die Aktivierungsschwelle der T-Zelle für das Antigen wurde dabei erhöht, so dass Zellen mit geringer Antigenexpression nicht mehr erkannt wurden. Durch diese Strategie werden eine Desensibilisierung CAR-modifizierter T-Zellen gegenüber gesunden Zellen mit einem Antigen und die Erkennung von Antigenmustern ermöglicht. Die Koexpression zweier unterschiedlich spezifischer CAR in T-Zellen ist deshalb einer Modifikation mit nur einem CAR überlegen und ermöglicht die Verbesserung der Selektivität der gerichteten adoptiven T-Zell-Therapie.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Enhancing antigen-selectivity of T cells by coexpression of chimeric antigen receptors with different specificities	English

Translated abstract:

Abstract

Language

Adoptive immunotherapy with chimeric antigen receptor grafted, tumor-reactive T-cells is a promising strategy for treatment of progressive malignant diseases. However, modified T-cells showed insufficient selectivity for tumor cells in clinical studies. This lack of selectivity recently led to fatal side effects of CAR-grafted T-cells due to recognition of healthy cells und induction of massive autoaggression. Simultaneous recognition of two antigens by two different CARs is a possible way to solve this problem. To address this issue, T-Lymphocytes with coexpression of two CARs with different specificities were studied in this thesis. These bispecific T-cells were generated by means of retroviral cotransduction of the individual CARs or transfer of a bicistronical gene expression cassette. CARs with a IgG1 spacer domain show preferred dimerisation. Association of the CARs caused homodimer as well as heterodimer formation. The efficiency of T-cell activation is controlled by the configuration of CARs and, furthermore, was enhanced by use of the fused intracellular signaling domains of CD28 and CD3zeta, compared to coexpression of individual CD28 and CD3zeta CARs. Bispecific T-cells offered significantly enhanced selectivity for coexpressed antigens, increasing T-cell activation by binding of the second antigen. At the same time, the activation threshold of bispecific T-cells was increased, so that cells with a low antigen expression were not recognized any longer. By use of this strategy, CAR modified T-cells are desensitized to healthy cells with a single antigen and provided with recognition of antigen patterns. Hence, coexpression of two CARs with different specificities can outmatch the modification of T-cells with a single CAR, offering improved selectivity of a targeted adoptive T-cell therapy.

English

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